1. Übersicht
Confidential Virtual Machines (CVM) sind eine Art von virtuellen Maschinen in der Compute Engine, die hardwarebasierte Speicherverschlüsselung verwenden. So wird verhindert, dass Ihre Daten und Anwendungen während der Nutzung gelesen oder geändert werden können. In diesem Codelab wird die Remote Attestation gezeigt, mit der eine externe Partei die CVM-Knoten überprüfen kann. Außerdem lernen Sie Cloud-Logging für weitere Prüfungen kennen.
Wie in der Abbildung oben dargestellt, umfasst dieses Codelab die folgenden Schritte:
- CVM-Einrichtung und Remote Attestation
- Cloud Logging-Expl. zur Remote Attestation des CVM
- Webserver für geheime Releases einrichten
Die Komponenten in der Abbildung oben umfassen ein go-tpm-Tool und die Google Cloud-Attestierung:
- go-tpm-Tool: Ein Open-Source-Tool, mit dem Attestierungsnachweise vom vTPM (Virtual Trusted Platform Module) auf der CVM abgerufen und an Google Cloud Attestation gesendet werden, um ein Attestierungstoken zu erhalten.
- Google Cloud Attestation: Prüfen und validieren Sie die erhaltenen Attestierungsnachweise und geben Sie ein Attestierungstoken zurück, das die Fakten zum CVM des Antragstellers widerspiegelt.
Lerninhalte
- Remote Attestation über Confidential Computing APIs auf CVM ausführen
- CVM-Remoteattestierung mit Cloud Logging überwachen
Voraussetzungen
- Google Cloud Platform-Projekt
- Ein Browser, z. B. Chrome oder Firefox
- Grundlegende Kenntnisse der Google Compute Engine und der Vertraulichen VM
2. Einrichtung und Anforderungen
Führen Sie den folgenden Befehl in der Cloud Console oder in Ihrer lokalen Entwicklungsumgebung aus, um die erforderlichen APIs zu aktivieren:
gcloud auth login
gcloud services enable \
cloudapis.googleapis.com \
cloudshell.googleapis.com \
confidentialcomputing.googleapis.com \
compute.googleapis.com
3. CVM- und vTPM-Remoteattestierung einrichten
In diesem Schritt erstellen Sie eine CVM und führen eine vTPM-Remoteattestierung durch, um ein Attestationstoken (OIDC-Token) auf der CVM abzurufen.
Rufen Sie die Cloud Console oder Ihre lokale Entwicklungsumgebung auf. Erstellen Sie eine CVM wie in Confidential VM-Instanz erstellen | Google Cloud beschrieben. Bereiche sind für den Zugriff auf Confidential Computing APIs erforderlich.
gcloud config set project <project-id>
gcloud compute instances create cvm-attestation-codelab \
--machine-type=n2d-standard-2 \
--min-cpu-platform="AMD Milan" \
--zone=us-central1-c \
--confidential-compute \
--image=ubuntu-2204-jammy-v20240228 \
--image-project=ubuntu-os-cloud \
--scopes https://www.googleapis.com/auth/cloud-platform
Autorisieren Sie das Standarddienstkonto des CVM für den Zugriff auf Confidential Computing APIs. CVMs benötigen die folgenden Berechtigungen, um das Attestation-Token von Confidential Computing APIs abzurufen:
1). Erstellen Sie eine Rolle, um den Zugriff auf Confidential Computing APIs zu gewähren.
gcloud iam roles create Confidential_Computing_User --project=<project-id> \
--title="CVM User" --description="Grants the ability to generate an attestation token in a CVM." \
--permissions="confidentialcomputing.challenges.create,confidentialcomputing.challenges.verify,confidentialcomputing.locations.get,confidentialcomputing.locations.list" --stage=GA
Ersetzen Sie Folgendes:
project-idist die eindeutige Kennung des Projekts.
2). Fügen Sie der Rolle das Standarddienstkonto der VM hinzu.
gcloud projects add-iam-policy-binding <project-id> \
--member serviceAccount:$(gcloud iam service-accounts list --filter="email ~ compute@developer.gserviceaccount.com$" --format='value(email)'
) \
--role "projects/<project-id>/roles/Confidential_Computing_User"
Ersetzen Sie Folgendes:
project-idist die eindeutige Kennung des Projekts.
3). Stellen Sie eine Verbindung zum CVM her und richten Sie das Binary-Tool „go-tpm“ ein, um das Attestierungstoken aus den Confidential Computing APIs von Google Cloud Attestation abzurufen.
- Stellen Sie eine Verbindung zur CVM her.
gcloud compute ssh --zone us-central1-c cvm-attestation-codelab
- Go-Umgebung einrichten:
wget https://go.dev/dl/go1.22.0.linux-amd64.tar.gz sudo tar -C /usr/local -xzf go1.22.0.linux-amd64.tar.gz export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin
- Erstellen Sie das Binärprogramm für das go-tpm-Tool. Das Binary-Tool „go-tpm“ ruft Attestierungsnachweise vom vTPM auf der CVM ab und sendet sie an Google Cloud Attestation, um ein Attestierungstoken zu erhalten.
git clone https://github.com/google/go-tpm-tools.git --depth 1 cd go-tpm-tools/cmd/gotpm/ go build
- Der Befehl „go-tpm“ des Tools extrahiert den Attestationsnachweis der CVM aus dem vTPM und sendet ihn an Google Cloud Attestation. Google Cloud Attestation prüft und validiert den Attestationsnachweis und gibt ein Attestationstoken zurück. Der Befehl erstellt eine Datei „attestation_token“, die Ihre
attestation-tokenenthält. Sie verwenden Ihreattestation-tokenspäter, um ein Secret abzurufen. Sie können das Attestierungstoken unter jwt.io decodieren, um die Ansprüche aufzurufen.
sudo ./gotpm token > attestation_token
- Optional: Alternativ zur Remoteattestierung mit dem go-tpm-Tool und Google Cloud Attestation zeigen wir die Befehle zum Abrufen von vTPM-Attestierungsnachweisen. So können Sie einen Dienst wie Google Cloud Attestation erstellen, um die Attestationsnachweise zu überprüfen und zu validieren:
nonce=$(head -c 16 /dev/urandom | xxd -p) sudo ./gotpm attest --nonce $nonce --format textproto --output quote.dat sudo ./gotpm verify debug --nonce $nonce --format textproto --input quote.dat --output vtpm_report
vtpm_report enthält das geprüfte Ereignisprotokoll. Sie können sie mit Ihrem bevorzugten Editor ansehen. Der Befehl „verify“ prüft nicht das Attestierungsschlüsselzertifikat des Zitats.
4. Cloud Logging aktivieren und das Protokoll zur Remote-Bescheinigung untersuchen
Sie können den folgenden Befehl in Ihrer cvm-attestation-codelab-CVM ausführen. Diesmal wird die Aktivität in Cloud Logging protokolliert.
sudo ./gotpm token --cloud-log --audience "https://api.cvm-attestation-codelab.com"
Rufen Sie cvm-attestation-codelab <instance-id> in Ihrer Cloud Console oder lokalen Entwicklungsumgebung ab.
gcloud compute instances describe cvm-attestation-codelab --zone us-central1-c --format='value(id)'
Wenn Sie Cloud Logging kennenlernen möchten, rufen Sie die folgende URL auf: https://console.cloud.google.com/logs. Geben Sie in das Abfragefeld Folgendes ein:
resource.type="gce_instance" resource.labels.zone="us-central1-c" resource.labels.instance_id=<instance-id> log_name="projects/<project-id>/logs/gotpm" severity>=DEFAULT
Ersetzen Sie Folgendes:
project-idist die eindeutige Kennzeichnung des Projekts.instance-idist die eindeutige Kennung der Instanz.
Sie sollten das Attestierungstoken, seine Ansprüche, die Rohdaten und die Nonce finden, die an die Google Cloud Attestation gesendet wurden.
5. Webserver für geheime Releases einrichten
In diesem Schritt beenden Sie die vorherige SSH-Sitzung und richten eine weitere VM ein. Auf dieser VM richten Sie einen Webserver für geheime Releases ein. Der Webserver validiert das empfangene Attestationstoken und seine Ansprüche. Wenn die Validierungen erfolgreich sind, wird das Geheimnis an den Anfragenden freigegeben.
1). Rufen Sie die Cloud Console oder Ihre lokale Entwicklungsumgebung auf. Erstellen Sie eine virtuelle Maschine.
gcloud config set project <project-id>
gcloud compute instances create cvm-attestation-codelab-web-server \
--machine-type=n2d-standard-2 \
--zone=us-central1-c \
--image=ubuntu-2204-jammy-v20240228 \
--image-project=ubuntu-os-cloud
Ersetzen Sie Folgendes:
project-idist die eindeutige Kennung des Projekts.
2). Stellen Sie eine SSH-Verbindung zu Ihrer neuen VM her.
gcloud compute ssh --zone us-central1-c cvm-attestation-codelab-web-server
3). Richten Sie die Go-Umgebung ein.
wget https://go.dev/dl/go1.22.0.linux-amd64.tar.gz sudo tar -C /usr/local -xzf go1.22.0.linux-amd64.tar.gz export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin
4). Erstellen Sie die folgenden beiden Dateien, um den Quellcode des Webservers für die geheime Version zu speichern (Kopieren/Einfügen mit nano).
main.go
package main
import (
"fmt"
"net/http"
"strings"
"time"
"log"
"github.com/golang-jwt/jwt/v4"
)
const (
theSecret = "This is the super secret information!"
)
func homePage(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
tokenString := r.Header.Get("Authorization")
if tokenString != "" {
tokenString, err := extractToken(tokenString)
if err != nil {
http.Error(w, err.Error(), http.StatusUnauthorized)
}
tokenBytes := []byte(tokenString)
// A method to return a public key from the well-known endpoint
keyFunc := getRSAPublicKeyFromJWKsFile
token, err := decodeAndValidateToken(tokenBytes, keyFunc)
if err != nil {
http.Error(w, "Invalid JWT Token", http.StatusUnauthorized)
}
if ok, err := isValid(token.Claims.(jwt.MapClaims)); ok {
fmt.Fprintln(w, theSecret)
} else {
if err != nil {
http.Error(w, "Error validating JWT claims: "+err.Error(), http.StatusUnauthorized)
} else {
http.Error(w, "Invalid JWT token Claims", http.StatusUnauthorized)
}
}
} else {
http.Error(w, "Authorization token required", http.StatusUnauthorized)
}
}
func extractToken(tokenString string) (string, error) {
if strings.HasPrefix(tokenString, "Bearer ") {
return strings.TrimPrefix(tokenString, "Bearer "), nil
}
return "", fmt.Errorf("invalid token format")
}
func isValid(claims jwt.MapClaims) (bool, error) {
// 1. Evaluating Standard Claims:
subject, ok := claims["sub"].(string)
if !ok {
return false, fmt.Errorf("missing or invalid 'sub' claim")
}
fmt.Println("Subject:", subject)
// e.g. "sub":"https://www.googleapis.com/compute/v1/projects/<project_id>/zones/<project_zone>/instances/<instance_name>"
issuedAt, ok := claims["iat"].(float64)
if !ok {
return false, fmt.Errorf("missing or invalid 'iat' claim")
}
fmt.Println("Issued At:", time.Unix(int64(issuedAt), 0))
// 2. Evaluating Remote Attestation Claims:
hwModel, ok := claims["hwmodel"].(string)
if !ok || hwModel != "GCP_AMD_SEV" {
return false, fmt.Errorf("missing or invalid 'hwModel'")
}
fmt.Println("hwmodel:", hwModel)
swName, ok := claims["swname"].(string)
if !ok || swName != "GCE" {
return false, fmt.Errorf("missing or invalid 'hwModel'")
}
fmt.Println("swname:", swName)
return true, nil
}
func main() {
http.HandleFunc("/", homePage)
fmt.Println("Server listening on :8080")
err := http.ListenAndServe(":8080", nil)
if err != nil {
log.Fatalf("Server failed to start: %v", err)
}
}
helper.go
package main
import (
"crypto/rsa"
"encoding/base64"
"encoding/json"
"errors"
"fmt"
"io"
"math/big"
"net/http"
"github.com/golang-jwt/jwt/v4"
)
const (
socketPath = "/run/container_launcher/teeserver.sock"
expectedIssuer = "https://confidentialcomputing.googleapis.com"
wellKnownPath = "/.well-known/openid-configuration"
)
type jwksFile struct {
Keys []jwk `json:"keys"`
}
type jwk struct {
N string `json:"n"` // "nMMTBwJ7H6Id8zUCZd-L7uoNyz9b7lvoyse9izD9l2rtOhWLWbiG-7pKeYJyHeEpilHP4KdQMfUo8JCwhd-OMW0be_XtEu3jXEFjuq2YnPSPFk326eTfENtUc6qJohyMnfKkcOcY_kTE11jM81-fsqtBKjO_KiSkcmAO4wJJb8pHOjue3JCP09ZANL1uN4TuxbM2ibcyf25ODt3WQn54SRQTV0wn098Y5VDU-dzyeKYBNfL14iP0LiXBRfHd4YtEaGV9SBUuVhXdhx1eF0efztCNNz0GSLS2AEPLQduVuFoUImP4s51YdO9TPeeQ3hI8aGpOdC0syxmZ7LsL0rHE1Q",
E string `json:"e"` // "AQAB" or 65537 as an int
Kid string `json:"kid"` // "1f12fa916c3a0ef585894b4b420ad17dc9d6cdf5",
// Unused fields:
// Alg string `json:"alg"` // "RS256",
// Kty string `json:"kty"` // "RSA",
// Use string `json:"use"` // "sig",
}
type wellKnown struct {
JwksURI string `json:"jwks_uri"` // "https://www.googleapis.com/service_accounts/v1/metadata/jwk/signer@confidentialspace-sign.iam.gserviceaccount.com"
// Unused fields:
// Iss string `json:"issuer"` // "https://confidentialcomputing.googleapis.com"
// Subject_types_supported string `json:"subject_types_supported"` // [ "public" ]
// Response_types_supported string `json:"response_types_supported"` // [ "id_token" ]
// Claims_supported string `json:"claims_supported"` // [ "sub", "aud", "exp", "iat", "iss", "jti", "nbf", "dbgstat", "eat_nonce", "google_service_accounts", "hwmodel", "oemid", "secboot", "submods", "swname", "swversion" ]
// Id_token_signing_alg_values_supported string `json:"id_token_signing_alg_values_supported"` // [ "RS256" ]
// Scopes_supported string `json:"scopes_supported"` // [ "openid" ]
}
func getWellKnownFile() (wellKnown, error) {
httpClient := http.Client{}
resp, err := httpClient.Get(expectedIssuer + wellKnownPath)
if err != nil {
return wellKnown{}, fmt.Errorf("failed to get raw .well-known response: %w", err)
}
wellKnownJSON, err := io.ReadAll(resp.Body)
if err != nil {
return wellKnown{}, fmt.Errorf("failed to read .well-known response: %w", err)
}
wk := wellKnown{}
json.Unmarshal(wellKnownJSON, &wk)
return wk, nil
}
func getJWKFile() (jwksFile, error) {
wk, err := getWellKnownFile()
if err != nil {
return jwksFile{}, fmt.Errorf("failed to get .well-known json: %w", err)
}
// Get JWK URI from .wellknown
uri := wk.JwksURI
fmt.Printf("jwks URI: %v\n", uri)
httpClient := http.Client{}
resp, err := httpClient.Get(uri)
if err != nil {
return jwksFile{}, fmt.Errorf("failed to get raw JWK response: %w", err)
}
jwkbytes, err := io.ReadAll(resp.Body)
if err != nil {
return jwksFile{}, fmt.Errorf("failed to read JWK body: %w", err)
}
file := jwksFile{}
err = json.Unmarshal(jwkbytes, &file)
if err != nil {
return jwksFile{}, fmt.Errorf("failed to unmarshall JWK content: %w", err)
}
return file, nil
}
// N and E are 'base64urlUInt' encoded: https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc7518#section-6.3
func base64urlUIntDecode(s string) (*big.Int, error) {
b, err := base64.RawURLEncoding.DecodeString(s)
if err != nil {
return nil, err
}
z := new(big.Int)
z.SetBytes(b)
return z, nil
}
func getRSAPublicKeyFromJWKsFile(t *jwt.Token) (any, error) {
keysfile, err := getJWKFile()
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("failed to fetch the JWK file: %w", err)
}
// Multiple keys are present in this endpoint to allow for key rotation.
// This method finds the key that was used for signing to pass to the validator.
kid := t.Header["kid"]
for _, key := range keysfile.Keys {
if key.Kid != kid {
continue // Select the key used for signing
}
n, err := base64urlUIntDecode(key.N)
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("failed to decode key.N %w", err)
}
e, err := base64urlUIntDecode(key.E)
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("failed to decode key.E %w", err)
}
// The parser expects an rsa.PublicKey: https://github.com/golang-jwt/jwt/blob/main/rsa.go#L53
// or an array of keys. We chose to show passing a single key in this example as its possible
// not all validators accept multiple keys for validation.
return &rsa.PublicKey{
N: n,
E: int(e.Int64()),
}, nil
}
return nil, fmt.Errorf("failed to find key with kid '%v' from well-known endpoint", kid)
}
func decodeAndValidateToken(tokenBytes []byte, keyFunc func(t *jwt.Token) (any, error)) (*jwt.Token, error) {
var err error
fmt.Println("Unmarshalling token and checking its validity...")
token, err := jwt.NewParser().Parse(string(tokenBytes), keyFunc)
fmt.Printf("Token valid: %v\n", token.Valid)
if token.Valid {
return token, nil
}
if ve, ok := err.(*jwt.ValidationError); ok {
if ve.Errors&jwt.ValidationErrorMalformed != 0 {
return nil, fmt.Errorf("token format invalid. Please contact the Confidential Space team for assistance")
}
if ve.Errors&(jwt.ValidationErrorNotValidYet) != 0 {
// If device time is not synchronized with the Attestation Service you may need to account for that here.
return nil, errors.New("token is not active yet")
}
if ve.Errors&(jwt.ValidationErrorExpired) != 0 {
return nil, fmt.Errorf("token is expired")
}
return nil, fmt.Errorf("unknown validation error: %v", err)
}
return nil, fmt.Errorf("couldn't handle this token or couldn't read a validation error: %v", err)
}
5). Führen Sie die folgenden Befehle aus, um den Webserver zu erstellen und auszuführen. Dadurch wird der Webserver für die geheime Version auf Port :8080 gestartet.
go mod init google.com/codelab go mod tidy go get github.com/golang-jwt/jwt/v4 go build ./codelab
Fehlerbehebung: Wenn Sie go mod tidy: ausführen, wird möglicherweise die folgende Warnung angezeigt, die Sie ignorieren können:
go: finding module for package github.com/golang-jwt/jwt/v4 go: downloading github.com/golang-jwt/jwt v3.2.2+incompatible go: downloading github.com/golang-jwt/jwt/v4 v4.5.0 go: found github.com/golang-jwt/jwt/v4 in github.com/golang-jwt/jwt/v4 v4.5.0 go: google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible: import path "google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible" should not have @version go: google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible/cmd/jwt: import path "google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible/cmd/jwt" should not have @version go: google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible/request: import path "google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible/request" should not have @version go: google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible/test: import path "google.com/codelab/go/pkg/mod/github.com/golang-jwt/jwt@v3.2.2+incompatible/test" should not have @version
6). Öffnen Sie nun einen weiteren Cloud Console-Tab oder eine Sitzung der lokalen Entwicklungsumgebung und führen Sie den folgenden Befehl aus. Dadurch erhalten Sie die <cvm-attestation-codelab-web-server-internal-ip>.
gcloud compute instances describe cvm-attestation-codelab-web-server --format='get(networkInterfaces[0].networkIP)' --zone=us-central1-c
7). Stellen Sie eine SSH-Verbindung zu Ihrer cvm-attestation-codelab-VM-Instanz her.
gcloud compute ssh --zone "us-central1-c" "cvm-attestation-codelab"
8). Im folgenden Befehl wird das zuvor unter ~/go-tpm-tools/cmd/gotpm/ abgerufene attestation-token ersetzt. Dadurch wird das Secret abgerufen, das sich auf dem Webserver für die geheime Freigabe befindet.
cd ~/go-tpm-tools/cmd/gotpm/ curl http://<cvm-attestation-codelab-web-server-internal-ip>:8080 -H "Authorization: Bearer $(cat ./attestation_token)"
Ersetzen Sie Folgendes:
cvm-attestation-codelab-web-server-internal-ipist die interne IP-Adresse der VM-Instanz „cvm-attestation-codelab-web-server“.
Auf dem Bildschirm wird „Das sind die super geheimen Informationen!“ angezeigt.
Wenn Sie eine falsche oder abgelaufene attestation-token eingeben, wird „curl: (52) Empty reply from server“ angezeigt. Außerdem wird in der VM-Instanz cvm-attestation-codelab-web-server im Webserverprotokoll für die geheime Freigabe „Token valid: false“ angezeigt.
6. Bereinigen
Führen Sie die folgenden Befehle in der Cloud Console oder in Ihrer lokalen Entwicklungsumgebung aus:
# Delete the role binding
gcloud projects remove-iam-policy-binding <project-id> \
--member serviceAccount:$(gcloud iam service-accounts list --filter="email ~ compute@developer.gserviceaccount.com$" --format='value(email)'
) \
--role "projects/<project-id>/roles/Confidential_Computing_User"
# Delete the role
gcloud iam roles delete Confidential_Computing_User --project=<project-id>
# Delete the web server VM instance
gcloud compute instances delete cvm-attestation-codelab-web-server --zone=us-central1-c
# Delete the CVM instance
gcloud compute instances delete cvm-attestation-codelab --zone=us-central1-c
Ersetzen Sie Folgendes:
project-idist die eindeutige Kennzeichnung des Projekts.
7. Nächste Schritte
Weitere Informationen zu Confidential VMs und Compute Engine